Всички сме запознати с идеята за слънчеви платна за изследване на Слънчевата система, използвайки светлинното налягане от Слънцето. Но има друга система за задвижване, която може да използва силата на Слънцето, електрическите платна и това е доста вълнуваща идея.
Преди няколко седмици се спрях на въпрос, който някой имаше относно любимите ми екзотични задвижващи системи, и разтърсих няколко идеи, които ми се струват вълнуващи: слънчеви платна, ядрени ракети, йонни двигатели и т.н. Но има друга система за задвижване, която продължава да се появява , и тотално забравих да спомена, но това е една от най-добрите идеи, които съм чувал от известно време: електрически платна.
Както вероятно знаете, слънчевото платно работи, като използва фотоните на светлина, струяща от Слънцето. Въпреки че фотоните са безтеглови, те имат скорост и могат да го прехвърлят, когато отскочат от отразяваща повърхност.
Освен светлината, Слънцето изпуска и постоянен поток от заредени частици - слънчевият вятър. Екип от инженери от Финландия, воден от д-р Пекка Янхунен, предложи да се изгради електрическо платно, което ще използва тези частици за изнасяне на космически кораби в Слънчевата система.
За да разбера как работи това, ще трябва да заглуша няколко понятия в мозъка ви.
Първо, Слънцето Тази смъртоносна топка от радиация в небето. Както вероятно знаете, има постоянен поток от заредени частици, главно електрони и протони, ципиращи далеч от Слънцето във всички посоки.
Астрономите не са напълно сигурни как, но някакъв механизъм в корона на Слънцето, горната му атмосфера, ускорява тези частици със скорост на бягство. Скоростта им варира от 250 до 750 км / с.
Слънчевият вятър пътува далеч от Слънцето и навън в космоса. Виждаме въздействието му върху кометите, придава им характерни опашки и образува балон около Слънчевата система, известен като хелиосфера. Тук слънчевият вятър от Слънцето среща колективните слънчеви ветрове от другите звезди в Млечния път.
Всъщност космическият апарат на НАСА Voyager наскоро мина през този регион, като най-накрая направи път към междузвездното пространство.
Слънчевият вятър наистина причинява директно налягане, подобно на действителния вятър, но е невероятно слаб, част от светлинното налягане, което изпитва слънчевото платно.
Но слънчевият вятър съдържа поток от положително заредени протони и електрони и това е ключът.
Електрическото платно работи, като извива невероятно тънка жица с дебелина само 25 микрона, но с дължина 20 километра. Космическият кораб е оборудван със слънчеви панели и електронен пистолет, който отнема само няколко стотин вата.
С изстрелването на електрони в космоса космическият апарат поддържа силно положително заредено състояние. Тъй като протоните от Слънцето също са положително заредени, когато се натъкнат на положително зареден тетър, те го „виждат“ на огромно препятствие на 100 метра напречно и се блъскат в него.
Придавайки своя импулс в тетъра и космическия кораб, йоните го ускоряват далеч от Слънцето.
Количеството на ускорението е много слабо, но това е постоянен натиск от Слънцето и може да се добави за дълъг период от време. Например, ако космическият кораб от 1000 кг има 100 от тези проводници, простиращи се във всички посоки, той може да получи ускорение от 1 мм в секунда в секунда.
През първата секунда той изминава 1 мм, а след това 2 мм през следващата секунда и т.н. В течение на една година този космически кораб може да се движи с 30 км / сек. Само за сравнение, най-бързият космически кораб там, Вояджър 1 на НАСА, е само с около 17 км / сек. И така, много по-бързо, определено със скорост на бягство от Слънчевата система.
Един от недостатъците на метода всъщност е, че той няма да работи в магнитосферата на Земята. Така че космическият кораб с електрическо платно ще трябва да бъде пренесен с традиционна ракета далеч от Земята, преди да може да разгърне своето платно и да се насочи към дълбокото пространство.
Сигурен съм, че се чудите дали това е еднопосочно пътуване да се измъкнете от Слънцето, но всъщност не е така. Подобно на соларните платна, електрическото платно може да се върти. В зависимост от коя страна на платното слънчевият вятър удря, той или повдига, или понижава орбитата на космическия кораб от Слънцето.
Ударете платно от едната страна и повдигнете орбитата му, за да пътува до външната Слънчева система. Но бихте могли да ударите и другата страна и да спуснете орбитата й, позволявайки й да се изнесе във вътрешната Слънчева система. Това е невероятно универсална задвижваща система и Слънцето върши цялата работа.
Въпреки че това звучи като научна фантастика, в действителност има някои тестове в творбите. Естонски прототип спътник беше пуснат през 2013 г., но моторът му не успя да извади върха. Финландският спътник Aalto-1 беше пуснат през юни 2017 г. и един от неговите експерименти е да изпробва електрическо платно.
Трябва да разберем дали техниката е жизнеспособна по-късно тази година.
Не само финландците обмислят тази задвижваща система. През 2015 г. НАСА обяви, че са отпуснали безвъзмездна помощ за д-р Пекка Янхунен и неговия екип от фаза II за разширени концепции за проучване как тази технология може да бъде използвана за достигане до външната Слънчева система за по-малко време, отколкото други методи.
Електростатичната система за бърз транзит Heliopause или HERTS ще разшири 20 от тези електрически връзки навън от центъра, образувайки огромно кръгло електрическо платно за улавяне на слънчевия вятър. Чрез бавно завъртане на космическия кораб центробежните сили ще разтегнат връзките в тази кръгла форма.
Със своя положителен заряд всеки тетър действа като огромна бариера пред слънчевия вятър, като дава на космическия кораб ефективна повърхност от 600 квадратни километра, след като стартира от Земята. Колкото по-далеч е, от Земята обаче ефективната му площ се увеличава до еквивалента на 1200 квадратни км до момента, в който достигне Юпитер.
Когато слънчевото платно започне да губи мощност, електрическото платно просто продължава да се ускорява. Всъщност това ще продължи да се ускорява извън орбитата на Уран.
Ако технологията работи, мисията HERTS може да достигне хелиопаузата само за 10 години. На Вояджър бяха необходими 35 години, за да достигне това разстояние, 121 астрономически единици от Слънцето.
Но какво да кажем за управление? Променяйки напрежението на всеки проводник, докато космическият кораб се върти, можете да накарате цялото платно да взаимодейства различно от едната или другата страна със слънчевия вятър. Бихте могли да управлявате целия космически кораб като платната на лодка.
През септември 2017 г. екип от изследователи от Финландския метеорологичен институт обявиха доста радикална идея за това как те могат да могат да използват електрически платна за цялостно изследване на астероидния пояс.
Вместо един космически кораб те предложиха да се изгради флот от 50 отделни 5-килограмови спътника. Всеки от тях ще разточи своя 20 км дълъг връз и ще хване слънчевия слънчев вятър. В хода на 3-годишна мисия космическият кораб щеше да пътува до астероидния пояс и да посети няколко различни космически скали. Пълният флот вероятно би могъл да изследва 300 отделни обекта.
Всеки космически кораб ще бъде оборудван с малък телескоп с само отвор 40 мм. Става дума за размера на петна на обхвата или половин чифт бинокъл, но би било достатъчно, за да разрешите функции на повърхността на астероид с дължина 100 метра. Те също така ще имат инфрачервен спектрометър, за да могат да определят от какви минерали е направен всеки астероид.
Това е чудесен начин да намерите този астероид от 10 трилиона долара, направен от твърда платина.
Тъй като космическият кораб би бил твърде малък, за да комуникира по целия път до Земята, те трябва да съхраняват данните на борда и след това да предават всичко, след като минават 3 години по-късно от нашата планета.
Планетарните учени, с които съм говорил, обичат идеята да могат да изследват много различни обекти едновременно, а идеята за електрическо платно е един от най-ефективните методи за това.
Според изследователите те биха могли да изпълнят мисията за около 70 милиона долара, с което разходите за анализ на всеки астероид намаляват до около 240 000 долара. Това би било евтино в сравнение с всеки друг метод, предложен за изучаване на астероиди.
Космическото изследване използва традиционни химически ракети, защото те са известни и надеждни. Сигурно имат своите недостатъци, но те ни пренесоха през Слънчевата система, на милиарди километри от Земята.
Но в творбите има и други форми на задвижване, като електрическото платно. И през следващите десетилетия ще виждаме все повече и повече от тези идеи, подложени на изпитание. Система за задвижване без гориво, която може да превозва космически кораб във външните достижения на Слънчевата система? Да моля.
Ще те държа в течение, когато се тестват повече електрически платна.
Podcast (аудио): Изтегляне (Продължителност: 10:10 - 9.3MB)
Абонирайте се: Apple Podcasts | Android | RSS
Podcast (видео): Изтегляне (Продължителност: 10:10 - 69.3MB)
Абонирайте се: Apple Podcasts | Android | RSS
